DE3545158C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Schweißprozesses nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches sowie eine Schweißvorrichtung.

Es ist aus EP-A1-1 00 787 bekannt, mit einem Lichtsensor eine Spitzenzündungs-Bolzenschweißung in der Weise zu überwachen, daß das Lichtintensitätssignal auf Maxima und Unstetigkeiten überprüft wird und zu dadurch festgestellten Zeitpunkten Steuersignale an die Schweißvorrichtung zur Änderung der Betriebsparameter für den folgenden Schweißzyklus gegeben werden.

Weiterhin ist es aus DE-OS 33 33 151 bekannt, an einer Schweißvorrichtung Schallaufnehmer anzuordnen und aus dem Geräuschsignal charakteristische Größen zu bilden, diese mit vorgegebenen Werten zu vergleichen und deren Abweichungen zur Regelung des Schweißprozesses zu verwenden.

Zweck dieser bekannten Vorgaben neuer Betriebsparameter zur Steuerung bzw. Regelung des Schweißprozesses ist es, bei unterschiedlichen oder stark veränderlichen Ausgangsbedingungen eine Schweißung gleichmäßig guter Qualität zu erreichen. Die bekannten Verfahren bedürfen jedoch zu ihrer Durchführung jeweils umfangreicher Vorarbeiten, in denen eine Korrelation der einzelnen Prozeßparameter und Ausgangsbedingungen zu den Meßgrößen, z. B. den charakteristischen Licht- bzw. Schallsignalgrößen, und zu den Qualitätsmerkmalen gebildet wird, wobei möglichst eindeutige paarweise Abhängigkeiten von charakteristischen Signalgrößen zu Prozeßparametern aufzusuchen sind.

Es ist weiterhin aus Rechenberg "Evolutionsstrategie", Fr. Fromm Verlag, Stuttgart-Bad Cannstadt, 1973, S. 38, bekannt, Regelsysteme selbstoptimierend auszuführen, wobei die Parameter in einer Regelstrecke abhängig von einem Qualitätskriterium der Regelung systematisch statistisch variiert werden, so daß ohne vorherige Kenntnis des zu regelnden Signales sich eine optimale Reglercharakteristik einstellt und sich die Reglercharakteristik auch einer Veränderung des Signalcharakters anpaßt. Als nachteilig ist jedoch hierbei die Gefahr der Entstehung von Eigenschwingungen bei Überschreiten eines Stabilitätsbereiches angegeben, obwohl der aufgezeigte Regelkreis vergleichsweise zu einem Schweißprozeß einfach und überschaubar ist. Bei der Anwendung einer adaptiven Evolutionsstrategie auf Schweißverfahren ist somit um so mehr mit einem unerwünschten instabilen Regelverhalten oder mangelnder Konvergenz zu rechnen.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein adaptives Steuerungsverfahren für Schweißprozesse zu offenbaren, das eine Adaption auf neue Prozeßbedingungen, z. B. eine andere Werkstückgeometrie oder anderes Material, mit relativ schneller Konvergenz zu stabilen Betriebsverhältnissen erbringt und danach Schweißungen gleichmäßig hoher Qualität durchführt, ohne daß Korrelationen der Prozeßparameter zu charakteristischen Meßgrößen des Prozesses oder Prozeßproduktes vorab zu ermitteln sind.

Die Lösung der Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegeben.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Umfangreiche Versuche haben ergeben, daß das Verfahren sowohl für in Zyklen ablaufende Schweißverfahren, z. B. Punktschweißungen und Bolzenschweißungen, wie auch bei kontinuierlichen und insbesondere quasi kontinuierlichen Schweißverfahren, wie dem Impulslichtbogen-Schweißen, dem Elektronenstrahl- oder Laserstrahl-Schweißen, erfolgreich ist.

Bei der Anwendung für Punktschweißungen, wurden für die Prozeßparameter: Elektrodenkraft, Vorpreßzeit, Vorwärmzeit, Vorwärmstrom, Schweißzeit, Schweißstrom und Nachpreßzeit lediglich obere Grenzen angegeben. Als Qualitätskriterium wurde die Scherzugkraft kombiniert mit einer Bewertung der Zykluszeit, die sich aus der Vorpreß-, der Vorwärm-, der Schweiß- und der Nachpreßzeit zusammensetzt, angewandt. Die Kombination beider Komponenten zu einem Qualitätskriterium ergab eine Konvergenz der Schweißparameter bei etwa 90 Prozent der erreichbaren Festigkeit bei wirtschaftlicher, um ein vielfaches gegen die Maximalzeit verkürzter, Zyklusdauer. Die Prüfung der Scherzugkraft ist nur während der ersten 50 Schweißpunkte erforderlich; dann haben sich die sieben Schweißparameter stabilisiert. Damit eine weitere vorteilhaft vereinfachte Überwachung und Regelung der Schweißparameter abhängig von Veränderungen der Elektroden oder Blecheigenschaften usw. erfolgen kann, werden bei den ersten Schweißungen Kennwerte der Strom- und Spannungsverläufe ermittelt, aus denen Referenzwerte für die Prozeßparameter der weiteren Schweißungen gebildet werden.

Vorteilhaft wird eine Stromversorgung mit Phasenanschnittsteuerung eingesetzt und der Energieinhalt der einzelnen Phasen als Sollwert vorgegeben und jeweils eine ermittelte Abweichung der in einer abgelaufenen Phase tatsächlich eingebrachten Energie durch entsprechende Änderung des Phasenanschnittes der folgenden Phase ausgleichend und vorausschauend korrigierend berücksichtigt.

Ein weiteres vorteilhaftes Anwendungsgebiet des Verfahrens ist das Impulslichtbogen-Schweißen, da dieses gegenüber dem strom- oder spannungsgeregelten Lichtbogenschweißen weit schwieriger bezüglich der Vorgabe geeigneter Prozeßparameter ist, deren Anzahl noch größer als bei dem einfachen geregelten Schweißen ist, da Impulsfrequenzhöhe und -dauer hinzukommen. Das Impulslichtbogen- Schweißen bietet jedoch bei richtiger Anwendung sehr große Vorteile, da die Einbringung des Schweißgutes in eine Schweißnaht spritzerarm und bündig zu den angrenzenden Oberflächen ausgeführt werden kann und dadurch Nacharbeit weitgehend entfällt. Darüberhinaus bietet das Impulsschweißen die Möglichkeit, weitgehend unabhängig voneinander die Vorwärmenergie, die dem Schweißobjekt zugeführt wird, und die Schmelzenergie, die dem Schweißgut zugeführt wird, vorzugeben, wodurch bei geeigneter Vorwärmung eine solche Abkühlung der Schweißnaht auch bei hochlegierten Werkstoffen erreicht werden kann, daß keine Spannungsrisse entstehen. Das im Einzelfall hierfür einzuhaltende Temperatur-Zeitprofil des abzukühlenden Schweißgutes ist nach bekannten Methoden zu bestimmen und dient als ein Gütekriterium für die Beurteilung des Schweißprozesses. Da die Schweißung mit einer jeweils bekannten Vorschubgeschwindigkeit erfolgt, entspricht das Temperatur-Zeitprofil einem räumlichen Temperaturprofil, das aus der Temperatur weniger Meßpunkte, in bestimmter relativer Lage der Schweißstelle nachfolgend, ständig ermittelt wird und mit einem vorgegebenen Temperaturprofil verglichen wird, so daß die dadurch bestimmte Abweichung bei der adaptiven Steuerung der Einbringung von Vorwärm- und Schmelzenergie als eine Bewertungskomponente der Qualität vorteilhaft verwandt wird.

Darüberhinaus werden vorteilhaft weitere Bewertungskomponenten der Qualität durch Temperaturmessungen, die die Schweißzonenbreite und die Lage des Schweißbades in der Fuge erfassen, den Füllungsgrad und ein unerwünschtes Vorlaufen der Schmelze wiedergeben.

Das Qualitätskriterium wird vorteilhaft durch eine wirtschaftliche Komponente ergänzt, die z. B. in der Abschmelzleistung bestehen kann.

Die gezeigten Beispiele sind vom Fachmann auf andere Verhältnisse übertragbar, wobei auch andere Qualitätskriterien oder Ersatzkriterien, z. B. charakteristische Größen von Schallsignalen, für die adaptive Regelung verwendbar sind. Insbesondere ist eine Übertragung auf das quasi kontinuierliche, pulsmäßige Elektronenstrahl- und Laserstrahl-Schweißen möglich, bei denen ebenfalls eine große Zahl von Betriebsparametern vorzugeben ist.

Für eine schnelle Konvergenz der adaptiven Regelung durch statistische Variation der Prozeßparameter werden diesen sinnvolle Grenzen vorgegeben. Durch die statistische Variation wird sichergestellt, daß alle Kombinationen in den zugelassenen Bereichen erfaßt werden und ein evtl. vorhandenes Nebenoptimum wieder verlassen wird.

Sofern sich die externen Einflußgrößen auf den Prozeß ändern, wird dies durch die Adaption ausgeglichen. Damit der Prozeß sich in kurzer Zeit nahe dem Optimum der Qualität ohne hohe Schwingungsamplituden bewegt, wird die Streuung der statistischen Variation der Prozeßparameter abhängig von der erreichten Qualität verringert.

Das Verfahren beinhaltet die vorteilhafte Möglichkeit bei den laufend durchgeführten Grenzwertvergleichen bei Erreichen oder Überschreiten der Grenzen eines Qualitäts- Toleranzbereiches einen Alarm abzugeben oder eine Aufzeichnung des Qualitätsniveaus laufend vorzunehmen.

An Hand der Fig. 1 bis 6 sind Vorrichtungen für die Durchführung des Verfahrens und Einzelheiten des Verfahrens dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Punktschweißvorrichtung mit Steuer- und Regelvorrichtung;

Fig. 2 zeigt ein Schema des Adaptionsverfahrens zum Punktschweißverfahren;

Fig. 3 zeigt eine Impulslichtbogen-Schweißvorrichtung mit Steuervorrichtung;

Fig. 4 zeigt ein Schema des Adaptionsverfahrens zum Impulslichtbogenschweißen;

Fig. 5 zeigt die Wahrscheinlichkeiten der statistischen Variationen für verschiedene Adaptionsstufen für einen Prozeßparameter;

Fig. 6 gibt die mathematische Darstellung einer statistischen Parametervariation und Selektion.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Punktschweißvorrichtung mit der Schweißzange (SZ) bekannter Bauart, in der die Bleche (BL), durch das Steuersignal (EA) gesteuert, mit einer vorgegebenen Einspannkraft für die Zykluszeitdauer gehalten werden. Der Schweiß- und der Vorwärmstrom werden aus einer Stromversorgung mit der Eingangswechselspannung (Ue) über einen Transformator (Tr) und einen steuerbaren Gleichrichter (GS), der durch Phasenanschnittssignale (PTn) gesteuert ist, an die Schweißelektroden in der Schweißzange (SZ) geliefert. Einem Steuerprozessor (MP) werden die Meßsignale des Schweißstromes (IS) und der Schweißspannung (US) und die Phasenanfangspunkte (TP 01) der Wechselspannung zugeführt. Außerdem ist er mit einer Eingabevorrichtung (EG), z. B. einer Tastatur, für die Vorgabe von oberen und unteren Grenzwerten der Prozeßparameter, von Qualitätskennwerten und -toleranzbereichen, und von Betriebsarten, sowie mit einem Zeitgeber (CL) und einer Ausgabevorrichtung für Prozeßparameter und Grenzwertüberschreitungen verbunden.

Das geschweißte Fertigteil (FT) wird einer Qualitätsmeßvorrichtung (QM) zugeführt, die aus einem Scherzugkraftmeßgerät besteht, das die jeweilige Scherzugkraft (SK) dem Steuerprozessor (MP) meldet.

Der Steuerprozessor (MP) enthält vorteilhaft eine Regelvorrichtung (RV), deren Funktionen symbolisch dargestellt sind. Sie bildet das Integral aus dem Schweißstrom (IS) und der Schweißspannung (US) in einem Integrator (UI) jeweils über die Phasenzeiten (TP) der Wechselspannung und führt die so errechneten Energiewerte (EPn-1) der jeweils vergangenen Phase einem Vergleicher (V 3) zu, der die Energiedifferenz (DE) zu den jeweils für diese vergangene Phase vorgegebenen Energievorgabewert (EPVn-1) bildet. Die Energiedifferenz (DE) wird in dem Addierer (ADD 3) zu dem für die beginnende Phase vorgegebenen Energievorgabewert (EPVn) addiert und über einen funktionalen Umsetzer (E/P) in eine Phasenanschnittszeit (PTn) und einen Phasenenergiewert (EP) umgesetzt, die dem steuerbaren Gleichrichter (GS) zugeführt bzw. dem Zyklus und der Phase zugeordnet abgespeichert werden. Somit ist die Energieeinbringung unabhängig von dem zeitlichen Widerstandsverlauf in der Schweißstelle geregelt. Wegen der adaptiven Eigenschaft des Verfahrens kann der funktionale Umsetzer (E/P) vorteilhaft auch weggelassen werden, wobei die nächste Phasenanschnittszeit (PTn) durch die nur qualitativ bewertete Energiedifferenz (DE) beeinflußt wird.

In Fig. 2 sind weitere Einzelheiten des Prozeßablaufs in dem Steuerprozessor (MP) dargestellt. In einem Grenzwertspeicher (MG) sind jeweils die eingegebenen Grenzwerte (GW, GWo, GWu, GZ) für die Prozeßparameter abgelegt. In einem statistischen Generator (SG) wird jeweils, normiert im Toleranzbereich (Tb), der durch die Differenz des oberen und unteren Grenzwertes (GWo, GWu) jeweils gegeben ist, ein Streuwert (SW) erzeugt, der im Addierer (ADD 1) zu aus im Parameterspeicher (MPP) gespeicherten und im Mittelwertbildner (MM) gebildeten Parametermittelwerten (VP) addiert wird, wonach die Summe in einem Vergleicher (V 1) auf ihre Lage zwischen den Grenzwerten (GWo, GWu) geprüft wird und, falls sie außerhalb dieser liegt, ein Wiederholsignal (R) an den Statistikgenerator (SG) gegeben wird oder anderenfalls der neue Prozeßparameter (P) in den Parameterspeicher (MPP) abgelegt und dem Satz der Prozeßparameter (PP), der den nächsten Schweißzyklus steuert, zugestellt wird. Dieser Satz besteht aus den Prozeßparametern: Elektrodenkraft (EK), Vorpreßzeit (VT), Vorwärmzeit (WT), Vorwärmstrom (WT), Schweißzeit (ST), Schweißstrom (ST) und Nachpreßzeit (NT). Diese Parameterwerte werden in eine Zeitschaltung (ZS), einem Signalumsetzer (SU) und einem Stromwert-Energiewertumsetzer (I/E) eingespeist, die die Ansteuersignale (EA, ZT, EPV) für die Schweißzange, die Regelvorrichtung (RV) und eine Zeitbewertung liefern.

Für die Bildung der Qualitätsaussage nach einem abgelaufenen Zyklus wird eine Abweichung (DS) gebildet, die durch Vergleich des Scherkraftsignales (SK) im Qualitätsvergleicher (QV) mit einem Qualitätskriterium (QK) in einem Qualitätstoleranzbereich (QT) ermittelt wird. Zu dieser Abweichung werden vorteilhaft für die Ökonomie der Schweißungen in dem Addierer (ADD 2) eine Zeitabweichung (DT) der abgelaufenen Zykluszeit (ZT) von einem Zeitgrenzwert (GZ) und die Energiedifferenzsumme (SDE), geeignet normiert, addiert. Die einzelnen Abweichungen (DS, DT) zu den vorgegebenen Kriterien (QK, GZ) werden zweckmäßig als Absolutwerte gewertet, und die Normierung erfolgt zweckmäßig in dem jeweils vorgegebenen Toleranzbereich (QT) auf 1. Die im Addierer (ADD 2) gebildete Qualitätsabweichung (A) wird zweckmäßig entweder auf den Wert 1 begrenzt oder vorzugsweise bei der maximalen Abweichung aller Komponenten (DS, DT) auf 1 normiert. Mit jedem Zyklussendesignal (CS) wird die gesamte Qualitätsabweichung (A) im Abweichungs-Speicherabschnitt (MA), zugeordnet zu dem gespeicherten Parametersatz und den im Energiewertspeicher (ME) gespeicherten Phasenenergiewerten (EP), für diesen Zyklus abgelegt.

Für die Optimierung der Prozeßparameter werden nun die gespeicherten Qualitätsabweichungen (A) einer Maximumbestimmung (AMax) zugeführt und der dem Maximum zugeordnete Parametersatz und die diesem zugeordneten Phasenenergiewerte aus den Speichern (MPP, ME) eliminiert. Es verbleibt jeweils eine vorgegebene Anzahl von Sätzen, z. B. 10, im Speicher. Aus deren Inhalten werden dann im Mittelwertbildner (MM) jeweils die mittleren Prozeßparameter (VP), die Phasenenergievorgabewerte (EPVn) und die mittlere Qualitätsabweichung (Va) gebildet. Mit letzterer wird vorteilhaft der statistische Generator (SG) in seiner Streubreite gesteuert, wodurch die Konvergenz der Adaption beschleunigt wird. Die Streubreite wird dabei zweckmäßig so normiert, daß die Halbwertsbreite dem jeweiligen Toleranzbereich (Tb) des einzelnen Parameters entspricht, wenn eine maximale Abweichung (Va) des Qualitätsmittelwertes vorliegt, was auch zu Beginn, wenn noch keine Werte im Speicher vorliegen, postuliert wird.

Nach einer Anzahl von Zyklen streuen die Prozeßparameter und die Qualitätsabweichung nur noch gering von Zyklus zu Zyklus. Dann wird auf die Scherzugkraftmessung verzichtet und ein anderer Betriebszustand vorgegeben, in dem lediglich die Zeitabweichung (DT) und die Summe der Phasenenergiedifferenz (SDE) hilfsweise zur Qualitätsbeurteilung dienen, wodurch eine ständige Adaption an veränderte Betriebsverhältnisse, z. B. Änderung des Oberflächenverschmutzungsgrades, Elektrodenabnutzung und -verschmutzung, erreicht wird.

Zwei praktische Versuchsreihen haben ergeben, daß bei Vorgabe der Grenzwerte

lt. den Tabellen eine gute Adaption nach 50 bis 80 Zyklen erreicht wurde. Bei der ersten Vorgabenreihe wurde eine Scherzugkraft von 7-9 kN auf Kosten der Zykluszeit von 310 Perioden erreicht, wohingegen bei den zweiten Vorgaben eine Scherzugkraft von 5-7 kN bei einer Zykluszeit von nur 18 Perioden erreicht werden konnte. Es wurden dabei 1-mm-Bleche St 14 verarbeitet.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Impulslichtbogen-Schweißvorrichtung. Die Schweißfuge (SF) der Bleche (B 1, B 2) wird mit dem Schweißlichtbogen (SL), dem die Schweißelektrode (E 1) abbrennend zugeführt wird, durch eine Schweißnaht (SN) geschlossen. Die Elektrode (E 1) ist in einer Schweißpistole (SP) geführt, durch die Schutzgas (SG) über ein gesteuertes Schutzgasventil (GV) der Schweißstelle in bekannter Weise zugeführt wird. Die Schweißpistole ist mit einem Vorschubantrieb (AV) und einem Querantrieb (QV) zur Zentrierung der Elektrode zur Naht verbunden und über ein Kabel an eine Stromquelle (SQ) angeschlossen.

Diese wird durch Steuersignale der Betriebsparameter von einem Steuerprozessor (MP 1) bezüglich des Grundstromes (IG), des Impulsstromes (IP), der Impulsdauer (TD) und der Impulspausendauer (TP) zwischen den Stromimpulsen gesteuert. Weiterhin gibt der Steuerprozessor Betriebsparameter als Steuersignale (SGV, SAV, SQV, SEV) für die Vorschubantriebe und das Ventil ab, und er meldet besondere Betriebszustände und Grenzwertüberschreitungen der Betriebsparameter oder Qualitätsmerkmale auf einer Ausgabevorrichtung (AG). Die Grenzwerte der Betriebsparameter und die Qualitätskennwerte und -toleranzbereiche werden durch die Eingabevorrichtung (EG) in den Steuerprozessor eingegeben, und von einem Zeitgeber (CL) erhält er Taktsignale.

Zur Qualitätskontrolle der Schweißung sind an der Schweißpistole Strahlungssensoren (SS 1, SS 2) angeordnet, die vorzugsweise Infrarotlichtmeßsignale (L 1, L 2) an den Steuerprozessor geben. Mit ihnen werden, von in bestimmten Abständen der Schweißstelle nachfolgenden Meßbereichen (T 1, T 2, T 3) und von weiteren Meßbereichen (T 7, T 8; T 4, T 6) am Rande und neben der Schweißnaht sowie von einem Meßbereich (T 5) dicht vor dem Lichtbogen, Strahlungsmeßsignale laufend abgenommen. Die Strahlung wird dabei jeweils durch eine geeignete Optik auf eine Anordnung von Photosensorenelementen oder vorzugsweise Photosensorzeilen gerichtet und abgebildet. Die Meßbereiche entsprechen in ihrer Ausdehnung etwa der Schweißnaht- bzw. Fugenbreite.

Fig. 4 zeigt, ähnlich zu Fig. 2, schematisch die in dem Steuerprozessor enthaltene Prozeßsteuerung; somit sind gleichartige Funktionseinheiten gleichartig mit Bezugszeichen gekennzeichnet, so daß hier nur noch die unterschiedlichen Teile beschrieben werden. Der Satz der Prozeßparameter (PP 1) enthält die Steuergrößen (SGV, SAV, SQV, SEV, IG, IP, TD, TP) für die Schweißpistole und die Stromquelle deren Grenzwerte (GW) sind in den Grenzwertspeicher (MG) eingeschrieben, ebenso wie die Qualitätskriterien (QK) und -toleranzbereiche (QT). Die Infrarotlichtsignale (L 1, L 2) werden im Bewerter (L/T) durch Meßwertverarbeitung durch absolute und differentielle Bewertung in eine Signalwertgruppe (GTW) umgesetzt, die den zeitlichen Temperaturabfall durch Differenzbildungen zwischen den Temperaturen in den nachlaufenden Meßbereichen (T 1, T 2, T 3), die Schweißbadtemperatur (T 1), die Vorheiztemperatur aus den Temperaturen an den Orten (T 4, T 6) neben der Schweißstelle, ein Füllstandssignal aus den Temperaturen in den Bereichen (T 7, T 8) an den Rändern der Schweißnaht, ein Lagesignal durch Vergleich der Temperaturen an den Rändern sowie ein weiteres Signal über die Ausbildung der Schweißzone in Vorschubrichtung in dem dem Lichtbogen vorlaufenden Meßbereich (T 5) beinhaltet. Diese aus den Temperaturen gebildeten Signale werden in dem Qualitätsvergleicher (QV 1) mit den Qualitätskriterien (QK) in ihren Toleranzbereichen (QT) verglichen. Die festgestellten Abweichungen (D 1, D 5, D 123, D 46) zu den verschiedenen Signalen, die jeweils mit den Bezugsendzeichen bezeichnet sind, die die Bezugsendziffern des Meßbereiches benennen, werden dem Addierer (ADD 2) zugeführt, in dem der Wert der Qualitätsabweichung (A 1) gebildet wird. Gesteuert durch ein periodisches Signal (SC 1) werden durch Zwischenspeicherung, Selektion, Mittelwertbildungen und statistische Variationen wiederholt neue Prozeßparametersätze (PP 1) in der in Fig. 2 beschriebenen Weise gebildet, gespeichert und zur Steuerung aktiviert.

Da die Auswertung der Infrarotlichtsignale in wenigen Millisekunden erfolgt, konvergiert die Adaption bereits auf einer kurzen Vorschubstrecke auf eine spritzerarme Schweißung und eine gleichmäßige Füllung der Schweißnaht; ein vorgeschriebenes Abkühlungsprofil wird jedoch wegen der Durchlaufzeiten, die zwischen der Schweißstelle und dem hintersten Meßbereich liegen, erst nach mehreren solcher Durchlaufzeiten erreicht. Um zu besonders günstigen Selektionen von Parametersätzen zu kommen, ist es deshalb vorgesehen, eine erste Anzahl von Sätzen, z. B. 10, die in kurzen Zeitabständen zur laufenden Schweißung gewonnen wurden, in dem Speicher zur Auswertung bereitzustellen und eine zweite Anzahl von Sätzen, z. B. ebenfalls 10, die jeweils in einem größeren Zeitabstand, der der Länge des nachfolgenden Meßbereiches entspricht, gewonnen wurden, bereitzustellen.

Sofern die Grenzwerte und insbesondere die Qualitätskriterien geeigneter Weise vorgegeben sind, stabilisiert sich der Parametersatz in der Weise, daß eine gleichmäßige Schweißnahtfüllung durch proportionale Anpassung der Elektroden-Vorschubgeschwindigkeit an die Pistolen-Vorschubgeschwindigkeit entsteht und ein ausreichend langsamer Temperaturabfall bei der Abkühlung der Schweißnaht erfolgt, indem sich der für die Vorheizung der Bleche notwendige Grundstrom einstellt, und ein spritzerarmes Einbringen der Schweißguttropfen erfolgt, indem sich die Abschmelzleistung dem Elektrodenvorschub gemäß einstellt und das Ende der Stromimpulse etwa dem Zeitpunkt der Tropfenablösung entspricht. Damit die Adaption der Impulsparameter (TD, TP, IP) störungsfrei erfolgt, wird das periodische Signal (CS 1), dem die Auswertung der Signale folgt, jeweils synchron zu einem Schweißstromimpuls gegeben.

Dem Fachmann ist es möglich, die Meßpunkte für andere Schweißvorgänge entsprechend anzuordnen. Auch kann zweckmäßig die Elektrodenspitze, ein Tropfenbereich im freien Lichtbogen und das Schweißbad temperaturstrahlungsmäßig beobachtet werden. Insbesondere hierbei ist es vorteilhaft, die spektrale Verteilung der Strahlung auszuwerten, indem diverse Spektralbereiche ausgefiltert und gemessen werden oder eine Auflösung des Spektrums durch ein Gitter oder Prisma und eine Abbildung des Spektrums auf eine Photosensorzeile vorgenommen wird. Durch Bestimmung der Lage des Strahlungsmaximums auf der Sensorzeile wird die Temperatur bestimmt und als ein Wert der Signalwertegruppe (GTW) zum Speicher (MPP) bzw. zum Qualitätsvergleicher gegeben. Anstelle der optischen Signale ist es auch möglich, geeignete akustische Signale mit vorgegebenen Mustern zu vergleichen und dadurch Werte der Art der Signalwertegruppe (GTW) zu bilden und daraus ein Qualitätsabweichungssignal zu gewinnen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Sensorvorrichtung für den Lichtbogenbereich besteht darin, daß der Bereich vom Schweißbad bis zur Elektrodenspitze auf eine Sensorzeile abgebildet wird, deren zyklisch abgefragte Signalgruppe in bezug auf die räumliche Temperaturverteilung ausgewertet wird, wodurch der Elektrodenabstand und die Tropfenausbildung sowie, unter Berücksichtigung der zeitlichen Lage der Abfrage der Signale der Stromimpulse, auch die Tropfenablösung feststellbar ist. Zweckmäßig wird die Abfrage jeweils nach dem Ende des Stromimpulses vorgenommen, wenn ein Tropfen sich jeweils günstig gerade abgelöst haben soll, wonach er fast ohne weitere Beschleunigung durch eine hohe Spannung in das Schweißbad fällt und somit nur geringe Spritzer verursacht.

Somit sind die für ein spritzerfreies Schweißen wichtigen Meßgrößen wie der Elektrodenabstand zum Schweißbad und der Tropfendurchmesser, vorteilhaft auszuwerten. Sie werden gemäß dem Verfahren in dem ersten Betriebszustand der Optimierung der Parameter dem jeweiligen Satz als Werte der Signalwertegruppe (GTW) zugeordnet gespeichert und nach Mittelwert und Streuungsbildung in dem zweiten Betriebszustand als Qualitätskennwerte bzw. -toleranzwerte vorgegeben und bei der Berechnung der Qualitätsabweichung verwertet.

Es ist ein besonderer Vorteil des Verfahrens der statistischen Parametervariation, daß eine exakte funktionale Transformation der Meßsignale nicht erforderlich ist; jedoch ist es vorteilhaft, die Meßsignale insbesondere durch Differenz- oder Maximumbestimmung in weitgehend störungsunabhängige Größen zu überführen, die charakteristische Prozeßstörungen signalisieren, was eine Eichung der Meßmittel zur absoluten Meßgrößenbestimmung vorteilhaft erübrigt und die Meßmittel gegen Veränderung der Empfindlichkeit und Verschmutzung der Strahlungssensoren unempfindlich macht. Es ist lediglich eine relative Empfindlichkeits-Normierung der Sensoren durchzuführen. Dies kann in einem vorlaufenden Eichvorgang in bekannter Weise einfach durchgeführt werden.

Sofern geeignete Qualitätskriterien und -toleranzen für die Gruppe der aus den Strahlungsmeßsignalen gebildeten Größen oder anderer Prozeßmeßgrößen, der Temperatursignale oder Akustiksignale zu Beginn eines Adaptionsprozesses nicht bekannt sind, ist vorgesehen, ergänzend externe Qualitätsabweichungswerte (AQx), im ersten Adaptionslauf einzugeben, so daß damit eine Selektion günstiger Prozeßparametersätze und eine Adaption erfolgt. Dabei werden im dargestellten Beispiel die Werte der Temperatursignalgruppe (GTW) laufend den Prozeßparametern zugeordnet eingespeichert. Sobald ein stabiler günstiger Zustand erreicht ist, werden aus diesen Werten durch Maximum-, Minimum-, Streubereichs-, oder Streuwertbildungen und eine Mittelwertbildung die Qualitätstoleranzen (QT) bzw. -kriterien (QK) erzeugt. Sind diese somit bekannt, wird der Prozeß mit diesen weitergeführt, wobei er auch mit diesen Werten an neue externe Bedingungen adaptiert werden kann. Der günstigste Zustand wird danach durch eine verbesserte Konvergenz der Adaption verglichen zum Arbeiten mit externen Qualitätsbewertungen wesentlich schneller erreicht.

Es wird somit zusätzlich oder auch anstelle einer Qualitätsmessung am fertigen Produkt eine Qualitätsersatzgrößenmessung vorgenommen, und auch diese so gewonnenen Werte werden auf Einhaltung entsprechender Qualitäts- Toleranzgrenzen geprüft und dem Addierer zugeführt. Eine entsprechende Umsteuerung, welche Werte zu berücksichtigen sind, wird über den Steuerprozessor vorgenommen.

Die beschriebenen Prozeßparameter und Qualitätskriterien können auch durch ähnliche ersetzt werden oder nur einzeln oder in Gruppen alternierend, ggf. zugeordnet zu den verschiedenen Gruppen von Parametersätzen, statistisch variiert werden.

So lassen sich auch für das Impulsschweißen, ähnlich wie bei dem beschriebenen Punktschweißen, aus den Strömen und Spannungen und den daraus jeweils für die einzelnen Impulse und Pulsspannungszeiten durch Integration gewonnenen Energiewerte vorteilhaft Ersatzparameter bilden. Die Regelvorrichtung (RV) nach Fig. 1 und 2 wird entsprechend statt mit den Phasen einer Wechselspannung mit den Impulsen und Impulspausen betrieben, und die Energiewerte werden ermittelt bzw. geprüft. Hierbei ergibt sich, daß die Impulsenergie jedes einzelnen Impulses für die jeweilige Tropfengröße maßgeblich ist, die über längere Zeiten gemittelte Pausenzeitenenergie für die Materialvorwärmleistung, die über längere Zeit gemittelte Impulsenergie für die Abschmelzleistung und die Lichtbogenspannung für den Elektrodenabstand maßgeblich sind. Diese Parameter sind letztlich für die Qualität, nämlich für Spritzerarmut, Rißarmut und bündige Füllung der Naht bedeutsam.

Somit ist es vorteilhaft möglich, nur die Grundparameter, nämlich den Abkühlungstemperaturverlauf und den Nahtquerschnitt vorzugeben, aus denen sich der Brennervorschub, der damit unmittelbar zusammenhängende Elektrodenvorschub und daraus die Abschmelzleistung ergeben und dann die Impulsenergie, die mittlere Impulsleistung und die Impulspausenleistung adaptiv bestimmt werden, durch die über die Regelvorrichtung letztlich die Ströme (IP, IG) und Impuls- und Pausenzeiten (TP, TD) laufend bestimmt sind. Die Vorrichtung besteht somit aus einer Kombination der Vorrichtungen nach den Fig. 1 bis 4.

Eine solche kombinierte Vorrichtung bzw. das Verfahren kann auch vorteilhaft für die adaptive Steuerung und Regelung einer Elektronenstrahl- oder Laserstrahl-Schweißung verwandt werden. Diese Verfahren arbeiten auch quasi kontinuierlich, indem die Strahlenenergie impulsförmig zugeführt wird, wobei die Impulsleistung, die Impulsdauer und der Fokussierungsgrad, sowie der Vorschub als Parameter vorgegeben sind. Für die Qualität der Schweißung in bezug auf Mikrorisse und Festigkeit ist es dabei entscheidend, wie sich das Gefüge beim Erkalten ausbildet, was von der jeweiligen Größe des geschmolzenen Bereiches und der Abkühlungsgeschwindigkeit abhängt.

Bei den einzelnen Impulsen, die eng fokussiert auf die Nahtstelle der zusammengepreßten zu verschweißenden Teile, gerichtet werden, wird anfangs ein Teil der Energie reflektiert, bis ein solches Schmelzvolumen entstanden ist, das praktisch alle Energie absorbiert, was dann zu einer schnellen Kanalbildung bis tief in den Nahtbereich führt. Die reflektierte Strahlung wird zweckmäßig durch Sensoren beobachtet und deren Signal ausgewertet. Hierdurch kann die anfängliche und folgende Strahlenenergie zum Aufschmelzen bzw. Eindringen, die Zeiten des Aufschmelzens, Eindringens und der Pause bis zum nächsten Schweißimpuls und der Fokussierungsgrad beim Aufschmelzen und Eindringen als Parameter unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Schweißnahttiefe und eines Vorschubes, der wiederum für die Überlappung der Schweißpunkte maßgeblich ist, adaptiv bestimmt werden. Bei der Vorgabe des Vorschubes wird zweckmäßig die bekannte Tatsache berücksichtigt, daß das Schweißen mit hohen Leistungen und Vorschubgeschwindigkeiten zu einer geringeren Bildung von Ausscheidungen und Mikrorissen in der Naht, also zu einer erhöhten Qualität führt. Die Parameter dabei werden zweckmäßig so optimiert, daß die Aufschmelzzeit möglichst kurz ist und eine möglichst enge Naht mit ausreichend, z. B. 30 Prozent, überlappten Schweißpunkten entsteht.

Die in Fig. 2 und 4 gezeigten Prozeßabläufe und die Regelvorrichtung können in einem programmgesteuerten Prozessor unter Verwendung des Rechenwerkes für die Additionen, Vergleiche und Adreßrechnungen für die Speicherbelegungen und die statistische Streuwerterzeugung dargestellt werden, jedoch können auch Teile davon in bekannter Schaltkreistechnik aufgebaut sein.

In Fig. 5 ist die Funktion des statistischen Generators bei der Erzeugung eines Prozeßparameters (P) dargestellt. Die beiden Kurven (W 1, W 2) zeigen die Wahrscheinlichkeit (W), mit jeweils der höchsten Wahrscheinlichkeit auf 1 normiert, mit welcher die Prozeßparameterwerte für den Schweißstrom (SI) zwischen den unteren und oberen Grenzwerten (GWu, GWo), von im Beispiel 50 bzw. 90 Prozent, jeweils bei verschiedenen Streuungen, entsprechend den mittleren Qualitätsabweichungen (Va 1, Va 2) von 1 bzw. 0,1 um verschiedene Mittelwerte (VP 1, VP 2) bei anfänglich geringer bzw. später guter Adaption erzeugt werden. Die Werte außerhalb des Toleranzbereiches (Tb) werden durch den Vergleicher (V 1), Fig. 4, unterdrückt.

In Fig. 6 sind die Funktionen zur Erzeugung der Prozeßparameter (P) und der Auswertung der Qualitätsabweichungen (Va) dargestellt. Die Gleichungen (I) geben die Wahrscheinlichkeit (W) an, mit der die Variation x bei einer mittleren Qualitätsabweichung (Va) auftritt. Es ist eine Glockenkurve, vgl. Fig. 5, vorgesehen. Die maximale Variation zu beiden Seiten des Mittelwertes ist mit +2 bis -2 normiert, so daß Streuwerte im gesamten Toleranzbereich (Tb) auch dann auftreten, wenn der Mittelwert an einer Grenze des Toleranzbereiches liegt. Die Qualitätsabweichung ist auf den Bereich zwischen 0 und 1 normiert.

Die Gleichungen (II) beschreiben die Erzeugung der einzelnen neuen Prozeßparameterwerte (P) für den nächsten Steuerzyklus n+1, die aus jeweils einem statistischen Zahlenpaar x, y, der mittleren Qualitätsabweichung (Va), und der jeweiligen Toleranzbreite (Tb), die bis zum jeweils laufenden n-ten Zyklus, mit Index n benannt, ermittelt wurden, bestimmt werden. Dabei wird die mit der halben Toleranzbreite multiplizierte statistische Zahl x als Variation zum entsprechenden Mittelwert der Parameterwerte (VP) addiert. Der gebildete Parameterwert (P) ist nur zugelassen, wenn die Grenzbedingugnen erfüllt sind, daß erstens die statistische Zahl y kleiner als der Wert der zugelassenen Wahrscheinlichkeit (W) ist und sie zweitens innerhalb der Grenzwerte (GWo, GWu) liegt. Das Zahlenpaar x, y hat beispielsweise eine Folge von äquidistanten Werten mit einer Auflösung von 0,01, d. h. von 400 bzw. 100 Werten in Gleichverteilung für x bzw. y.

Die Gleichung (III) zeigt die Wiederholungssteuerung (R) der Erzeugung eines neuen statistischen Zahlenpaares x, y an, falls der Parameterwert den in der Gleichung (II) genannten Grenzbedingungen nicht genügt. Bei der hier angegebenen Methode müssen also unter Umständen Parameter mehrfach versuchsweise gebildet werden, bis die Grenzbedingungen in der Gleichung (II) erfüllt sind und ein geeigneter neuer Wert der Variation x gefunden worden ist. Die Überwachung der Grenzbedingung der zweiten statistischen Zahl y ist in dem statistischen Generator (SG), Fig. 2, enthalten. Diese Methode kann auch durch eine andere Art der gesteuerten Bereitstellung der Variation x ersetzt werden.

Die Gleichung (IV) zeigt die arithmetische Mittelwert- Bildung aus einer Anzahl m, der mit dem laufenden Index i bezeichneten, ausgewählten Parameterwerte (P), die den Qualitätsabweichungen (A) bis zum Zyklus n zugeordnet sind.

Die Auswahl der Parametersätze (PP) auf Grund der Abweichungen (A) von den Qualitätskriterien zeigt die Gleichung (V) an. Aus der früheren Menge der Abweichungen von den Qualitätskriterien, die mit dem Index n -1 bezeichnet ist, wird unter Hinzunahme der letzten Abweichung der Qualitätskriterien das größte Element E _max ) ausgeschieden.

Die Bildung des arithmetischen Mittels (Va) aus den m Elementen der ausgewählten Menge der Qualitätsabweichungen (A) gibt die Gleichung (VI) an.

Claims (18)

1. Verfahren zur Regelung eines Schweißprozesses, bei dem Prozeßparameter (P), die dessen untergeordneten Steuerung oder Regelung dienen, jeweils abhängig von einer zyklisch gemessenen Qualitätsabweichung (A 1) von vorgegebenen Qualitätskriterien (QK) innerhalb vorgegebener Grenzwerte (GWo, GWu) verändert werden, wobei der Schweißprozeß ein Punktschweißprozeß ist, dessen Prozeßparameter (P) eine Elektrodenanpreßkraft (EK), eine Vorpreßzeit (VT), eine Vorwärmzeit (WT), eine Schweißzeit (ST), eine Nachpreßzeit (NT), ein Vorwärmstrom (WI) und/oder ein Schweißstrom (SI) sind und bei dem die Qualitätsabweichung (A) aus einer Abweichung (DS) einer Scherzugkraft von einem vorgegebenen Kriterium und einer Abweichung (DT) einer abgelaufenen Zykluszeit (ZT) von einer vorgegebenen Grenzzeit (GZ) gebildet wird, oder wobei der Schweißprozeß ein Impulslichtbogen-Schweißprozeß ist, dessen Prozeßparameter (P) die Größen von Steuersignalen für einen Schutzgasstrom (SGV), Vorschubantriebe (SAV, SQV), einen Elektrodenvorschub-Antrieb (SEV), einen Impulsstrom (IP), eine Impulsdauer (TD), eine Impulspausendauer (TP) und einen Grundstrom (IG) sind und dessen Qualitätsabweichung (A 1) von einem vorgegebenen Qualitätskriterium extern ermittelt und demgemäß als externe Qualitätsabweichung (AQx) jeweils vorgegeben wird, oder wobei der Schweißprozeß ein Elektronenstrahl- oder Laserimpuls-Schweißverfahren ist, dessen Prozeßparameter (P) die Größen von Steuersignalen einer Vorschubgeschwindigkeit, eines Überlappungsgrades, einer Impulsleistung, einer Impulsdauer, einer Impulspausendauer und eines Fokussierungsgrades sind und dessen Qualitätsabweichung (A 1) aus einer Messung einer Rückstrahlleistung und einer bestimmten Zeit bis zu einem Absinken der Rückstrahlleistung unter ein bestimmtes vorgegebenes Maß und einem Vergleich der jeweilig ermittelten Zeit mit einem Qualitätskriterium bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualitätsabweichung (A, A 1) aus Abweichungen (DS) von Meßwerten (SK) am Endprodukt, aus Abweichungen (SDE) von Meßwerten der Prozeßdaten (Epn) von Vorgabewerten (EPVn) für Regler, aus Abweichungen (DT) von zyklischen Prozeßzeiten (ZT) von Grenzzeiten (GZ) und/oder aus einer extern bestimmten Qualitätsabweichung (AQx) abhängig von vorgegebenen Betriebszuständen jeweils zusammengesetzt wird, wobei die Abweichungen (DS, SDE, DT) vorzugsweise in absoluter Größe und, in jeweils vorgegebenen Qualitätstoleranzbereichen (QT) normiert, addiert werden und die gesamte Qualitätsabweichung (A, A 1) entsprechend der gesamten maximalen Abweichungen zu 1 normiert oder auf 1 begrenzt wird und die Prozeßparameter (P) als Prozeßparametersätze (PP, PP 1) jeweils zugeordnet zu der zugehörigen zyklisch bestimmten Qualitätsabweichung (A, A 1) gespeichert werden und jeweils eine bestimmte Anzahl der Sätze, die den geringsten Qualitätsabweichungen (A, A 1) zugeordnet sind, ausgewählt werden, aus deren Parametern (P) durch statistische Variation jeweils ein Satz neuer Parameter (P) bestimmt wird, mit denen der Prozeß anschließend gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der neuen Prozeßparameter (P) jeweils aus einem Mittelwert VP) der Prozeßparameter der ausgewählten Sätze und einem statistischen Streuwert (SW) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die statistische Streuung der Streuwerterzeugung einer Wahrscheinlichkeit, vorzugsweise einer Glockenfunktion, unterliegt, deren Streubreite, vorzugsweise Halbwertsbreite, dem Mittelwert (Va) der Qualitätsabweichungen (A, A 1) der ausgewählten Sätze entspricht, und die so normiert ist, daß sie bei einer maximalen Qualitätsabweichung (A, A 1) dem jeweiligen Bereich, der durch den unteren und oberen Genzwert (GWu, GWo) bestimmt ist, entspricht.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Punktschweißprozeß die Qualitätsabweichung (A) aus der Abweichung (DS) der Scherzugkraft von dem vorgegebenen Qualitätskriterium (QK), der Abweichung (DT) der jeweils abgelaufenen Zykluszeit (ZT) von der vorgegebenen Grenzzeit (GZ) und aus einer Summe von Abweichungen (SDE) aus während des Zyklus ermittelten Energiewerten (EP) der gesteuerten Stromphasen von vorgegebenen Energiewerten (EPVn) gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt-Schweißprozeß mit einer phasenanschnittgesteuerten Stromquelle (GS) betrieben wird und fortlaufend ein Schweißstrom (IS) und eine Schweißspannung (US) gemessen werden und für jede abgelaufene Stromphase daraus die eingebrachte Phasenenergie (EPn-1) ermittelt wird und mit einem jeweils vorgegebenen Phasenenergiewert (EPVn-1) verglichen und so eine Phasenenergiedifferenz (DE) gebildet wird, die korrigierend dem für die folgende Phase vorgegebenen Phasenenergiewert (EPVn) zugegeben und bei der Bestimmung eines folgenden Phasenanschnittszeitpunktes (PTn) korrigierend berücksichtigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten eingebrachten Phasenenergien (EP) fortlaufend zugeordnet zu den Prozeßparametersätzen (PP) und Qualitätsabweichungen (A) gespeichert werden und daß aus den Phasenenergien (EP) der ausgewählten Sätze mit den kleinsten Qualitätsabweichungen (A) durch Mittelwertbildung für die einzelnen Phasen die vorzugebenden Phasenenergiewerte (EPV) und Qualitätskriterien (QK) sowie durch Streuungsbildung die Qualitätstoleranzen (QT) gebildet und gespeichert werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Impulslichtbogenschweißprozeß die Qualitätsabweichung (A 1) aus Abweichungen (D 1, D 5, D 46, D 123) von Meßsignalen, vorzugsweise Infrarotstrahlungsmeßsignalen aus Meßbereichen (T 1, T 2, T 3) der Schweißnaht (SN), aus Meßbereichen (T 4, T 6) nahe der Schweißfuge (SF) und/oder Meßbereichen (T 5) nahe oder im Lichtbogen (SL) mit vorgegebenen Qualitätskriterien (QK) in Qualitätstoleranzbereichen (QT) periodisch, vorzugsweise in fester zeitlicher Beziehung zum jeweiligen Stromimpulsende, zusammengesetzt wird und dessen Qualitätsabweichung (A 1) in einem bestimmten Betriebszustand durch die externe Qualitätsabweichung (AQx) vorgegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbereiche (T 1, 2, T 3) der Schweißnaht (SN) in ihren Abmessungen etwa der Schweißnahtbreite entsprechen und in festen Abständen gestaffelt dem Lichtbogen (SL) folgend angeordnet sind und die von diesen gewonnenen Meßsignale absolut und/oder vorzugsweise differentiell oder spektral zur Bildung der Abweichung (D 1, D 123) ausgewertet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbereiche (T 4, T 5, T 6) der Schweißfuge (SF) in ihren Abmessungen etwa der Schweißfugenbreite entsprechen und dicht vor bzw. neben dem Lichtbogen angeordnet sind und die von diesen gewonnenen Meßsignale absolut und/oder differentiell zur Bildung der Abweichungen (D 5, D 46) ausgewertet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbereiche (T 5) im Lichtbogen (SL) in ihren Abmessungen einem Bruchteil der Lichtbogenlänge entsprechen und an der Elektrode im freien Lichtbogenbereich und im Schweißbad angeordnet sind und die von diesen gewonnenen Meßsignale absolut und/oder vorzugsweise differentiell und/oder spektral zur Bildung von Abweichungen ausgewertet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Betriebszustand in dem die externen Qualitätsabweichungen (AQx) eingegeben werden, jeweils die gewonnenen Strahlungsmeßwerte absolut oder von den Meßbereichen (T 1, T 2, T 3) der Schweißnaht oder von den Meßbereichen (R 4, T 6) neben der Schweißnaht differentiell oder von den Meßbereichen im Lichtbogen (SL) spektral ausgewertet und diese so gewonnenen Werte (GTW) zugeordnet zu dem jeweiligen Parametersatz (PP) abgespeichert werden und aus der Zahl der Sätze mit den geringsten Abweichungen (A 1) aus diesen Werten durch Mittelwert- und Streuungsbildung die Qualitätskriterien (QK) bzw. -toleranzen (QT) gebildet und gespeichert werden.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicher (MPP) eine erste Anzahl von Prozeßparametersätzen, die von der laufenden Schweißung jeweils in relativ kurzen Zeitabständen vorlaufend verwandt wurden, zur Selektion und Auswertung bereitgestellt wird und eine zweite Anzahl von Prozeßparametersätzen, die jeweils von der laufenden Schweißung in Zeitabständen, die jeweils der Vorschubzeit von der Schweißstelle (SL) bis zum nachfolgenden Meßbereich (T 1) entspricht, verwandt wurden, zusätzlich bereitgestellt und ausgewertet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Impulslichtbogenschweißprozeß durch eine Spannungsmessung am Lichtbogen und Integralbildung des Strom-Spannungsproduktes über die einzelnen Impulszeiten jeweils die Impulsenergie und daraus die Abschmelzleistung und durch eine Strom-Spannungsprodukt- Integration in den Impulspausen die Vorwärmleistung bestimmt wird und daß die Werte der Spannung in der Impuls- und der Pausenzeit, die Impulsenergie, die Abschmelz- und die Vorwärmleistung in einem ersten Betriebszustand zugeordnet zu den Parametersätzen abgespeichert und in einem zweiten Betriebszustand nach Mittelwert- und Streuungsbildungen als Qualitätskriterien (QK) bzw. Toleranzbereiche (QT) zur Bildung der Abweichung (A, A 1) vorgegeben werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Elektronenstrahl- oder Laserimpuls-Schweißverfahren die Zeit bis zum jeweiligen Absinken der Rückstrahlleistung unter ein bestimmtes vorgegebenes Maß jeweils bestimmt wird und in einem ersten Betriebszustand jeweils zu dem Parametersatz zugeordnet abgespeichert wird und in einem zweiten Betriebszustand nach Mittelwert- und Streuungsbildung als das Qualitätskriterium bzw. als ein Qualitätsstreuwert zur Bestimmung der Abweichung (A, A 1) ausgewertet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Impuls aus einem Aufschmelz- und einem Eindringanteil besteht, für den die Energiebestimmung jeweils bis bzw. von dem ermittelten Aufschmelzzeitpunkt vorgenommen wird und die Betriebsparameter der Impulsleistung, der Impulsdauer und des Fokussierungsgrades für beide Impulsanteile getrennt durch die statistische Variation bestimmt werden.

16. Schweißvorrichtung die einen programmgesteuerten Steuerprozessor (MP 1) enthält, dessen Programm einem Steuerverfahren gemäße Abläufe zur Bildung von Prozeßparametern (P) zyklisch steuert und Speicherbereiche (MA, MPP, MG, ME) in einem Datenspeicher für die zugeordnete Speicherung von Prozeßparametern (PP) Qualitätsabweichungen (A, A 1), Grenzwerten (GWo, GWu), Qualitätskriterien (QK) und Qualitätstoleranzbereichen (QT) bzw. aus Meßwerten durch Verarbeitung gewonnene Werte (EP, GTW) bereitstellt, und die Meßmittel (SS 1, SS 2), vorzugsweise Schall- und/oder Lichtstrahlungssensoren, und/oder Meßwertverarbeitungsvorrichtungen (UI, L/T) zur Integration, Produkt-, Differenzbildung, und/oder Maximumanalyse enthält und eine phasenanschnittgesteuerte Stromversorgung und Schweißstrom- und -spannungsmeß- Vorrichtungen (US, IS) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie für die Strom- und Spannungsmeßsignale einen phasengesteuerten Integrator (UI) des Stromspannungsproduktes enthält, dessen Ausgangssignal jeweils am Phasenende einem Vergleicher (V 3) zugeführt wird dessen anderer Eingang jeweils mit einem vorgegeben Vergleichswert (EPVn-1) beaufschlagt ist und dessen Ausgangssignal (DE) einem Phasenanschnittsteuerer (E/P) eingangsseitig über einen Addierer (ADD 3) zusammen mit einem weiteren Vorgabewert (EPVn) zugeführt wird und zur Bildung eines Qualitätsabweichungssignals (A) dient, das die statistischen Variationen der Prozeßparameter (P) im Steuerprozessor (MP 1) steuert.

17. Schweißvorrichtung nach Anspruch 16, insbesondere Impulslichtbogen-, Elektronenstrahl- oder Laserimpuls- Schweißvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in fester räumlicher Zuordnung zum Lichtbogen (SL), der Schweißnaht (SN) und der Schweißfuge (SF) Strahlungssensoren SS 1, SS 2), vorzugsweise Infrarotlicht-Sensoren, angeordnet sind, deren Signalleitungen (L 1, L 2) eingangsseitig mit dem Steuerprozessor (MP 1) verbunden sind und wobei jeweils über eine Abbildungsoptik die Meßbereiche (T 1, T 2, T 3; T 4, T 5, T 6; T 7, T 8) längs zur Schweißnaht und quer zur Schweißnaht und die des Lichtbogens auf die Strahlungssensoren, vorzugsweise auf Photosensorzeilenanordnungen, abgebildet werden, deren Ausgangssignale periodisch dem Steuerprozessor (MP 1) zugeführt werden und zur Bildung des Qualitätsabweichungssignals (A) ausgewertet werden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung mindestens eines Meßbereiches, vorzugsweise des Schweißbades und der Schweißnaht, einem Spektralanalysator zugeführt wird, und dabei vorzugsweise über eine Brechungs- oder Beugungsoptik geführt und auf eine Photosensorzeilenanordnung abgebildet wird, und daß dessen Ausgangssignal einem Maximumdetektor zur Bestimmung der Lage des Maximums bzw. der Temperatur des Meßbereiches zugeleitet wird, die zur Bildung des Qualitätsabweichungs-Signals (A) ausgewertet werden.